CN112055808A - 实验装置、实验系统、程序、方法以及学习方法 - Google Patents

Abstract

具有：第一管体部(4，加热侧集管94)，其导入高温流体(22，加热油HOL)；第二管体部(6，冷却侧集管96)，其导入冷却流体(30，冷水LW)；以及紧固部(8)，其将第一管体部和第二管体部紧固，且设置有将第一管体部和第二管体部分隔的分隔板(36)，利用第一管体部的高温流体与第二管体部的冷却流体的温度差而使紧固部产生温度倾斜。由此，提供再现密封施工的现场的工作状况的实验装置、系统、程序、方法以及学习方法。

Description

实验装置、实验系统、程序、方法以及学习方法

技术领域

本发明涉及在管路的紧固部产生的热变化等的实验·验证技术。

背景技术

在将管路之间紧固或将管路与阀紧固等的紧固部具有凸缘接头，各凸缘接头夹入垫片并通过多个螺栓和螺母紧固。

公知有对该管路的接头部进行密封性等的性能实验和评价的技术(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-205146号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，夹入有垫片的凸缘和螺栓受到由在紧固管路中流动的流体温度产生的热影响。在流体从高温变化为低温、从低温变化为高温的情况下，或在关闭的阀的前后流动不同温度的流体的情况下等，它们的温度差使紧固部产生热应力。

在密封施工时，即使高精度地维持密封状态，当螺栓温度从低温向高温转移或从高温向低温转移时，紧固凸缘的螺栓的轴向力也发生变化。即，如果轴向力发生变化，则垫片表面压力发生变化。如果垫片表面压力极度降低，则会产生流体的泄漏等意外情况。

由这样的温度变化引起的密封劣化是在密封施工的精度较高的情况下也会产生的现象，如果密封施工不完全，则存在该现象变得更显著的课题。在密封施工中，为了避免这样的现象，对密封施工者要求慎重且高级的施工技术。

但是，在施工现场中，存在不允许进行设想有意外情况的实验施工并且以较浅的施工经验难以设想该情况的课题。

预测现场的工作状态并设想由温度差引起的热应力在确保密封施工的安全性的方面是极其重要的。

在专利文献1中没有公开或启示该课题，也没有公开或启示解决该课题的结构等。

因此，鉴于上述课题，本发明的目的在于，提供能够再现密封施工的现场及其工作状况并实验、学习垫片表面压力降低等现象的实验装置、系统、程序、方法以及学习方法。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，根据本发明的实验装置的一个方面，其具有：第一管体部，其导入高温流体；第二管体部，其导入低温流体；以及紧固部，其将所述第一管体部和所述第二管体部紧固，且设置有将所述第一管体部和所述第二管体部分隔的分隔板，利用所述第一管体部的高温流体与所述第二管体部的低温流体的温度差而使所述紧固部产生温度倾斜。

在该实验装置中，所述紧固部可以包含：分别配置在所述分隔板与所述第一管体部之间、以及所述分隔板与所述第二管体部之间的垫片；以及多个螺栓，它们将所述第一管体部的凸缘接头和所述第二管体部的凸缘接头紧固。

在该实验装置中，所述第一管体部还可以进一步具有：加热部，其对所述高温流体进行加热；以及温度检测部，其对所述高温流体的温度进行检测。

所述螺栓还可以进一步具有：轴向力检测部，其对轴向力进行检测；以及温度检测部，其对温度进行检测。

该实验装置还可以进一步具有：第一端口部，其向所述第二管体部导入低温流体；第二端口部，其从所述第二管体部排出所述低温流体；以及低温流体供给部，其与所述第一端口部连接而供给低温流体。

该实验装置还可以进一步具有：壳体部，所述第一管体部和所述第二管体部设置于该壳体部；箱，其贮存所述低温流体；以及泵，其向所述第二管体部供给所述低温流体。

为了达成上述目的，根据本发明的实验系统的一个方面，其具有：已述的任意一个实验装置；温度检测部，其对所述第一管体部的凸缘、所述第二管体部的凸缘、所述高温流体、所述低温流体中的任意一个或两个以上的温度进行检测；轴向力检测部，其对各螺栓的轴向力进行检测；处理部，其从所述温度检测部取入所述检测温度，从所述轴向力检测部取入所述检测轴向力的推移信息，根据所述检测温度以及所述检测轴向力的推移信息而与时间信息、检测位置或检测部件相关联地生成提示信息；以及信息提示部，其通过图像来提示所述提示信息。

该实验系统可以具有对所述第二管体部的所述低温流体的液位进行检测的液位检测部，将该液位检测部的检测液位提供给所述处理部并在所述信息提示部中进行提示。

该实验系统也可以具有：流量调整部，其调整向所述第二管体部供给的所述低温流体的供给量；以及液位调整部，其调整所述第二管体部的所述低温流体的液位。

为了达成上述目的，根据本发明的程序的一个方面，其是用于通过计算机来实现的程序，其中，该程序通过所述计算机而实现以下功能：使导入到第一管体部的高温流体升温；设定向第二管体部导入低温流体的时刻；连续、定期或不定期地与表示检测部件或检测位置的信息相关联地取入所述第一管体部侧的凸缘、所述第二管体部侧的凸缘、所述高温流体、所述低温流体中的任意一个或两个以上的检测温度、将凸缘接头的凸缘之间紧固的各螺栓的检测轴向力；生成所述检测温度或所述检测轴向力的提示信息；以及将所述检测温度或所述检测轴向力与表示检测时刻、检测部件或检测位置的信息相关联地在信息提示部中进行提示。

为了达成上述目的，根据本发明的实验方法的一个方面，其包含以下工序：设置将导入高温流体的第一管体部与导入低温流体的第二管体部之间分隔的分隔板，通过紧固部将所述第一管体部和所述第二管体部紧固；向所述第一管体部导入高温流体并使该第一管体部升温；向所述第二管体部导入低温流体，利用该低温流体与所述高温流体的温度差而使所述紧固部产生温度倾斜；对位于所述紧固部的所述第一管体部的凸缘、所述第二管体部的凸缘、所述高温流体、所述低温流体中的任意一个或两个以上的温度进行检测，并将该检测温度与部件信息相关联地取入；以及对各螺栓的轴向力进行检测，将该检测轴向力与所述凸缘接头上的位置信息相关联地取入。

为了达成上述目的，根据本发明的学习方法的一个方面，其包含以下工序：在已述的实验装置设定实验条件；在利用高温流体使所述第一管体部高温化之后，一边维持该高温状态，一边向所述第二管体部导入低温流体，从所述第二管体部侧进行冷却；对所述实验装置的所述第一管体部的凸缘、所述第二管体部的凸缘、所述高温流体、所述低温流体中的任意一个或两个以上的温度进行检测，将该检测温度与检测位置或部件信息相关联地取入；对各螺栓的轴向力进行检测，将该检测轴向力与所述凸缘接头上的检测位置信息相关联地取入；从所述温度检测部取入所述检测温度，从所述轴向力检测部取入所述检测轴向力的推移信息，根据所述检测温度和所述检测轴向力的推移信息而与时间信息、检测位置或检测部件相关联地生成提示信息；通过图像提示所述提示信息；以及评价实验结果。

发明效果

根据本发明，能够得到以下任意效果。

＜实验装置＞

(1)由分隔板分离的第一管体部和第二管体部能够模拟由阀封闭的管体之间，能够利用高温流体使第一管体部高温化并且向第二管体部导入低温流体而在紧固部形成任意的温度倾斜。

(2)形成于紧固部的温度倾斜能够在从实机状态至实机能够预测的异常状态的较宽的范围内进行实验，在该实验中，能够在任意时刻取得第一管体部的凸缘、第二管体部的凸缘、高温流体、低温流体、螺栓等的温度及其推移、螺栓轴向力、低温流体液位等的状态信息，能够解析取得信息。

＜实验系统＞

(3)能够使实验装置生成从实机状态至实机能够预测的异常状态，能够取得该检测信息并通过图像进行提示。

(4)能够将由实验装置得到的检测信息与实验装置的检测部位或检测时刻相关联地取入，能够通过图像来提供检测温度的推移、轴向力的推移等信息，能够容易且迅速地识别在实验装置中产生的状况。

＜程序＞

(5)能够任意地制定由实验装置进行的实验程序，并能够从实验装置取入由实机预测的现象。

(6)能够将高温流体的升温、低温流体的导入时刻、检测温度或检测轴向力在任意的时刻例如连续、定期或不定期地与表示检测部件或检测位置的信息相关联地取入，能够将在实验装置中产生的信息生成为提示信息，并能够在信息提示部中进行提示。

＜实验方法＞

(7)能够阶段性地进行从实验装置的组装至实验的工序，能够实现像实机一样的状况。

(8)能够人为地补充由程序生成的实验状况，能够得到精致的实验结果。

＜学习方法＞

(9)能够使用实验装置设定任意的实验条件来进行实验并评价包含检测信息的实验结果，能够一边模拟实机上的现象一边学习其对策方案。

而且，通过参照附图和各实施方式，本发明的其他目的、特征以及优点将更加明确。

附图说明

图1的A是示出第1实施方式的实验装置的图，图1的B是示出装置主体的截面的图。

图2是示出第2实施方式的实验系统的图。

图3是示出实验步骤的流程图。

图4是示出实施例1的实验装置的图。

图5是示出实验装置的组装的图。

图6是示出从图5的实验装置取出的装置主体的立体图。

图7是示出螺栓的一例的图。

图8是示出实施例1的实验系统的图。

图9是示出实施例1的实验系统的硬件的图。

图10的A是示出加热油温度信息文件的图，图10的B是示出冷水温度信息文件的图，图10的C和D是示出凸缘温度信息文件的图。

图11的A是示出螺栓温度信息文件的图，图11的B是示出轴向力信息文件的图。

图12的A是示出凸缘温度的变化的图，图12的B是示出螺栓位置的图。

图13的A是示出螺栓温度的变化的图，图13的B是示出轴向力残留率的变化的图。

图14的A是示出轴向力残留率的变化的图，图14的B是示出加热中和刚冷却后的温度变化的图。

图15是示出使用了其他垫片时的轴向力残留率的变化的图。

图16是示出使用了其他垫片时的轴向力残留率的变化的图。

图17是示出实施例2的实验装置的图。

图18是示出实施例3的实验系统的图。

具体实施方式

〔第1实施方式〕

＜实验装置＞

图1的A示出第1实施方式的实验装置的概要，图1的B示出装置主体的截面。图1的A、B所示的结构是一例，本发明并不限定于该结构。

该实验装置2具有第一管体部4、第二管体部6以及紧固部8，构成装置主体10。

第一管体部4具有管主体12、凸缘接头(以下简称为“凸缘”)14-1、封闭板16、加热部18以及温度检测部20-1，导入高温流体22。高温流体22例如可以使用加热流体、热介质油、加热油等。

第二管体部6具有靠管主体24的前端侧的凸缘接头(以下简称为“凸缘”)14-2、管主体24、封闭板26、温度检测部20-2以及液位检测部28，导入低温流体30。低温流体30例如可以使用冷却流体、冷水、液氮、防冻液等。第二管体部6具有作为用于导入低温流体30的第一端口部的导入端口32和用于排出低温流体30的第二端口部的排出端口34。封闭板26例如由透明部件构成，液位检测部28例如由照相机构成，能够通过拍摄低温流体30来检测其液位。

第一管体部4和第二管体部6通过紧固部8而被紧固。该紧固部8具有凸缘14-1、14-2、分隔板36、垫片38-1、38-2以及多个螺栓40和螺母42。分隔板36设置在凸缘14-1、14-2之间，在分隔板36与凸缘14-1之间设置有垫片38-1，在分隔板36与凸缘14-2之间设置有垫片38-2。

螺栓40和螺母42以固定的角度间隔配置于凸缘14-1、14-2的周缘部。凸缘14-1、14-2通过螺栓40和螺母42而被紧固，凸缘14-1、14-2的各开口部44被分隔板36和垫片38-1、38-2封闭。

凸缘14-1具有温度检测部20-3，凸缘14-2具有温度检测部20-4，分别检测各自的温度。各检测信息能够与凸缘14-1、14-2的识别信息相关联地取出。

各螺栓40具有轴向力检测部46和温度检测部20-5，检测各螺栓40的轴向力和温度，能够取出与螺栓40的识别信息相关联的检测信息。

根据该结构，当在第一管体部4中收纳并维持高温流体22并从导入端口32向第二管体部6导入低温流体30时，能够利用高温流体22与低温流体30的温度差而强制地使紧固部8生成温度倾斜。相对于因与高温流体22的接触而产生的高温部位，在因低温流体30而产生的冷却部位产生热收缩，从而被冷却的各螺栓40的轴向力降低。

＜第1实施方式的效果＞

根据该第1实施方式，能够得到以下的效果。

(1)紧固部8通过凸缘14-1、14-2、垫片38-1、38-2、螺栓40以及螺母42与实机同样地以规定的扭矩紧固，能够进行密封施工。

(2)在与实机同样地进行了密封施工之后，利用高温流体22将第一管体部4加热至规定温度，利用低温流体30对第二管体部6进行冷却，能够对紧固部8施加由温度差引起的负荷。

(3)在这样的状态下，能够利用温度检测部20-1检测高温流体22的温度，利用温度检测部20-2检测低温流体30的温度，利用温度检测部20-3检测凸缘14-1的温度，利用温度检测部20-4检测凸缘14-2的温度，利用温度检测部20-5检测螺栓40的温度，各检测温度能够与检测部位和时间相关联地取出，能够监视其时间推移。

〔第2实施方式〕

＜实验系统50＞

图2示出第2实施方式的实验系统50。在图2中，对与图1相同的部分标注相同的标号。

该实验系统50具有实验装置2、信息收集部52、处理部54、存储部56、输入操作部58、信息提示部60、加热控制部62、低温流体供给部64以及低温流体调整部66。由于已经叙述了实验装置2，因此省略其结构说明。加热控制部62、低温流体供给部64以及低温流体调整部66可以设置在实验装置2中。

信息收集部52从实验装置2中收集并蓄积检测信息。处理部54例如由计算机构成，从信息收集部52取入由实验装置2得到的检测信息，执行数据的图像化处理等信息处理。存储部56通过处理部54的控制而进行信息的读入、读出。在该存储部56中除了存储实验程序之外，还存储有检测信息等。

输入操作部58用于设定实验条件、检测信息的提示条件等。信息提示部60由处理部54控制，例如使用LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)对检测信息和实验结果等提示信息进行图像显示。

低温流体供给部64是从导入端口32向第二管体部6供给低温流体30的低温流体调整单元的一例，并且是向第二管体部6供给的低温流体30的供给量的调整部的一例。低温流体调整部66是液位调整部的一例，从第二管体部6排出低温流体30来调整液位，使液位适合实验条件。

＜信息收集部52的收集信息＞

在该信息收集部52中连续地取入由实验装置2检测出的轴向力、螺栓温度、凸缘温度、加热流体温度、冷却流体温度。

＜处理部54的处理＞

在该处理部54的控制中包含有信息取入处理68、时刻生成70、读入·读出处理72、信息提示处理74。

a)信息取入处理68

在该信息取入处理68中，从信息收集部52取入温度检测部20-1、20-2、20-3、20-4、20-5的检测温度、轴向力检测部46的检测轴向力等检测信息。各检测信息与检测位置、检测部件、检测时刻(时间)等识别信息相关联地被取入。

b)时刻生成70

在该时刻生成70中包含有检测时刻、检测信息的取入时刻、高温流体22的加热时刻、低温流体30对第二管体部6的冷却开始时刻、对存储部56的检测信息的读入时刻、存储信息的读出时刻等。

c)读入·读出处理72

在该读入·读出处理72中，在存储部56中进行高温流体温度76、低温流体温度78、凸缘温度80-1、80-2、螺栓温度82、检测轴向力84以及其他控制信息的读入和它们的读出。

d)信息提示处理74

在该信息提示处理74中，将温度、轴向力、液位等检测信息作为检测部位，例如与检测位置、检测部件、检测时刻等识别信息相关联地生成为提示信息，例如进行图像显示。

＜存储部56的存储信息＞

在该存储部56中存储有高温流体温度76、低温流体温度78、凸缘温度80-1、80-2、螺栓温度82、检测轴向力84来作为实验信息文件。

高温流体温度76与高温流体22的属性信息、检测时刻信息相关联地存储并保存在实验信息文件(例如，图10的A所示的加热油温度信息文件168)中。在该情况下，所关联的信息并不限定于上述信息。高温流体温度76具有未图示的其他检测信息的存储栏，可以与存储在该存储栏中的其他检测信息相关联地存储。

低温流体温度78与低温流体30的属性信息、检测时刻信息、其他检测信息相关联地存储并保存在实验信息文件(例如，图10的B所示的冷水温度信息文件170)中。在该情况下，所关联的信息并不限定于上述信息。低温流体温度78也具有未图示的其他检测信息的存储栏，可以与存储在该存储栏中的其他检测信息相关联地存储。

凸缘温度80-1与凸缘14-1的识别信息、检测时刻信息、其他检测信息相关联地存储并保存在实验信息文件(例如，图10的C所示的凸缘温度信息文件172-1)中。同样地，凸缘温度80-2与各凸缘14-2的识别信息、检测时刻信息、其他检测信息相关联地存储并保存在实验信息文件(例如，图10的D所示的凸缘温度信息文件172-2)中。在该情况下，所关联的信息并不限定于上述信息。凸缘温度80-1、80-2具有未图示的其他检测信息的存储栏，可以与存储在该存储栏中的其他检测信息相关联地存储。

螺栓温度82与各螺栓40的位置或识别信息、检测时刻信息、检测轴向力84等检测信息相关联地存储并保存在实验信息文件(例如，图11的A所示的螺栓温度信息文件174)中。

检测轴向力84与各螺栓40的位置或识别信息、检测时刻信息、螺栓温度82等温度信息相关联地存储并保存在实验信息文件(例如，图11的B所示的轴向力信息文件176)中。

＜实验步骤＞

图3示出该实验系统50的实验步骤。在该实验步骤中包含有计算机对处理部54的控制、作为实验方法的一例的处理工序等。在该处理步骤中，S表示工序，向S赋予的编号表示作为一例的顺序。

在该实验步骤中，进行处理部54的初始化(S101)，作为实验条件的设定，从输入操作部58进行实验信息等的输入(S102)。

在该实验条件的设定之后，向第一管体部4导入高温流体22(S103)，检测高温流体22的温度(S104)。关于该高温流体22，对加热部18进行驱动并且控制高温流体22的温度(S105)，作为满足实验条件的固定的高温度，例如使高温流体22升温至200℃。维持该高温度，监视冷却时刻(S106)。判断冷却时期是否到来(S107)，如果冷却时期到来(S107的是)，则从导入端口32向第二管体部6导入低温流体30(S108)，调整低温流体30的液位(S109)。如果液位超过基准液位，则使低温流体30从排出端口34排出，调整为满足实验条件的液位。

这样，在达到高温流体22的导入、其温度控制、低温流体30的导入的实验状态下，从实验装置2取入加热流体温度、冷却流体温度、凸缘温度、螺栓温度以及轴向力的各检测信息(S110)，生成实验信息文件并存储检测信息作为实验信息(S111)。如上所述，各实验信息与检测位置、检测部件的识别信息、检测时刻信息相关联地存储。

处理部54根据实验信息生成表示检测信息的推移的提示信息(S112)。对于该提示信息，在信息提示部60通过图像显示检测信息(S113)。

然后，根据实验结果生成评价信息(S114)。也可以将该评价信息显示为图像或文字信息。

＜第2实施方式的效果＞

根据该第2实施方式，能够得到以下的效果。

(1)能够在规定的时刻取入由实验装置2得到的检测信息，根据各检测信息将高温流体温度76、低温流体温度78、凸缘温度80-1、80-2、螺栓温度82以及检测轴向力84及时地存储并保存在存储部56中，并适当地取出。

(2)根据这些检测信息，生成表示检测温度、检测轴向力以及残留率(实施例1)的提示信息，能够将这些表示时间推移的曲线图显示在信息提示部60的显示画面上。

(3)通过该图像显示，能够验证并确认由流体的温度差引起的垫片表面压力的变化和产生流体泄漏的温度差等。

实施例1

＜实验装置2＞

图4示出实施例1的实验装置2。在图4中，对与图1相同的部分标注相同的标号。

在该实施例1中，作为一例，高温流体22使用加热油HOL，作为一例，低温流体30使用冷水LW。

在装置主体10中具有加热侧集管94、冷却侧集管96以及紧固部8。加热侧集管94是第一管体部4的一例，冷却侧集管96是第二管体部6的一例。在加热侧集管94中填充有加热油HOL，用于对该加热油HOL进行加热的加热部18由温度控制装置98控制。加热部18例如使用护套加热器。加热侧集管94具有膨胀管92，使膨胀后的加热油HOL向该膨胀管92退避。

为了向冷却侧集管96供给冷水LW，具有冷水箱100。该冷水LW使用上水W，该上水W通过补水管102补给到冷水箱100。补水管102具有球阀103，调整上水W向冷水箱100的供水量，将冷水LW的水位控制在固定水平。

冷水箱100的冷水LW通过冷水供给管104而被引导至冷却侧集管96的导入端口32。冷水供给管104具有冷水循环泵106，冷水LW通过冷水循环泵106而在冷却侧集管96中循环。冷水循环泵106能够通过液位检测部28(图1)的检测液位来控制启停。因此，冷水循环泵106和液位检测部28是向冷却侧集管96供给的冷水LW的供给量的调整部的一例。在冷水供给管104与排液管108之间具有旁通管110，能够使冷水LW的一部分流向排液管108侧。冷水供给管104经由安全阀112而与旁通管114连接，冷水LW的一部分返回到冷水箱100。

冷却侧集管96的排出端口34-1、34-2与排水管116连接，排出到排出端口34-1、34-2的冷水LW流入排液管108而被引导至排水坑118。在冷却侧集管96上具有蒸汽排出端口120，该蒸汽排出端口120经由安全阀122而与蒸汽排出管124连接。排出到蒸汽排出管124的蒸汽S被引导至排水坑118。

在紧固部8上具有防护罩126，在防护罩126内结露的冷凝水通过冷凝水排出管128而被引导至排液管108。

在冷水箱100的冷水LW超过了基准水位的情况下，从溢流排水管130向排液管108排水。

在冷水箱100上具有温度传感器132-1，在排水管116上具有温度传感器132-2、132-3，在冷水供给管104上具有温度传感器132-4，来检测温度。温度传感器132-2、132-3例如可以使用热电偶。在冷水供给管104上具有压力计134，检测冷水LW的压力。

关于该实验装置2，图5示出实验装置2的组装。在图5中，对与图4相同的部分标注相同的标号，并省略其说明。

实验装置2具有壳体136，通过该壳体136设置在实验室等的地面上。装置主体10通过竖立设置于壳体136的上表面的支柱部138而以一定高度例如维持水平。

＜装置主体10＞

图6示出从图5所示的实验装置2取出的装置主体10。在图6中，对与图1和图4相同的部分标注相同的标号，并省略其说明。

在加热侧集管94的后端侧具有凸缘140，在该凸缘140上通过多个螺栓142和螺母144而固定有封闭板16。

同样，在冷却侧集管96的后端侧也具有凸缘146，在该凸缘146上通过多个螺栓142和螺母144而固定有封闭板26。

＜螺栓40＞

图7示出用于紧固部8的螺栓40的一例。在图7中，对与图1相同的部分标注相同的标号。

在轴部148上设置有应变仪150。该应变仪150是轴向力检测部46的一例。该应变仪150的引线部152从头部154的顶部引出。

在头部154上设置有热电偶156。该热电偶156是温度检测部20-5的一例。

＜实验系统50＞

图8示出使用了实验装置2(图5)的实施例1的实验系统50。该实验系统50具有已述的实验装置2、数据记录器158、PC(Personal Computer：个人计算机)160以及监视器162。

数据记录器158是信息收集部52的一例，PC 160是处理部54和存储部56的一例，监视器162是信息提示部60的一例。它们可以设置于与实验装置2相邻的工作台163。

图9示出实验系统50的硬件。PC 160具有处理器164、输入输出部166以及存储部56。

存储部56具有ROM(Read-Only Memory：只读存储器)、RAM(Random-AccessMemory：随机存取存储器)等存储元件。在该存储部56中收纳有OS(Operating System：操作系统)、实验程序、各种文件信息等。在该存储部56中，按照用于紧固部8的垫片38的每种材质来存储加热油温度信息文件168、冷水温度信息文件170、凸缘温度信息文件172-1、172-2、螺栓温度信息文件174、轴向力信息文件176等。监视器162可以在显示画面上使用触摸面板180作为输入操作单元。

＜加热油温度信息文件168＞

图10的A示出加热油温度信息文件168。在该加热油温度信息文件168中与识别信息相关联地存储有加热油HOL的温度信息(高温流体温度76)。该加热油温度信息文件168是针对每个装置主体10或紧固部8的每个垫片38制作的文件168-1、168-2、168-3、…的集合体。

该加热油温度信息文件168具有识别信息部182、名称部184、材质部186、时间部188以及温度部190。在识别信息部182中存储有识别加热油HOL的ID(IDentification：身份证明)等识别信息。在名称部184中存储有用于确定加热油HOL的名称。在材质部186中存储加热油HOL的材质即可。在时间部188中存储有实验的日期时间、计测时等的时间信息。在温度部190中存储有由日期时间确定的温度的计测值等。

＜冷水温度信息文件170＞

图10的B示出冷水温度信息文件170。在该冷水温度信息文件170中与识别信息相关联地存储有冷水LW的温度信息(冷却流体温度78)。该冷水温度信息文件170是针对每个装置主体10或紧固部8的每个垫片38制作的文件170-1、170-2、170-3、…的集合体。

该冷水温度信息文件170具有识别信息部192、名称部194、材质部196、时间部198以及温度部200。在识别信息部192中存储有识别冷水LW的ID等识别信息。在名称部194中存储有用于确定冷水LW的名称。在材质部196中存储冷水LW的材质即可。与已述的时间部188相同，在时间部198中存储有实验的日期时间、计测时等的时间信息。与已述的温度部190相同，在温度部200中存储有由日期时间确定的温度的计测值等。

＜凸缘温度信息文件172-1＞

图10的C示出凸缘温度信息文件172-1。在该凸缘温度信息文件172-1中与识别信息相关联地存储有凸缘14-1的温度信息(凸缘温度80-1)。该凸缘信息文件172-1是针对每个装置主体10或紧固部8的每个垫片38制作的文件172-11、172-12、172-13、…的集合体。

在该凸缘温度信息文件172-1中具有识别信息部202、位置部204、时间部206以及温度部208。在识别信息部202中存储有识别凸缘14-1的ID等识别信息。在位置部204中存储有螺栓位置等位置信息。与已述的时间部188相同，在时间部206中存储有实验的日期时间、计测时等的时间信息。与已述的温度部190相同，在温度部208中存储有由日期时间确定的温度的计测值等。

＜凸缘温度信息文件172-2＞

图10的D示出凸缘温度信息文件172-2。在该凸缘温度信息文件172-2中与识别信息相关联地存储有凸缘14-2的各温度信息(凸缘温度80-2)。该凸缘信息文件172-2是针对每个装置主体10或紧固部8的每个垫片38制作的文件172-21、172-22、172-23、…的集合体。

与凸缘温度信息文件172-1相同，该凸缘温度信息文件172-2具有识别信息部202、位置部204、时间部206以及温度部208。在识别信息部202中存储有识别凸缘14-2的ID等识别信息。在位置部204中存储有螺栓位置等位置信息。与已述的时间部188相同，在时间部206中存储有实验的日期时间、计测时等的时间信息。与已述的时间部190相同，在温度部208中存储有由日期时间确定的温度的计测值等。

＜螺栓温度信息文件174＞

图11的A示出螺栓温度信息文件174。在该螺栓温度信息文件174中与识别信息相关联地存储有各螺栓40的温度信息(螺栓温度82)。该螺栓温度信息文件174是针对每个装置主体10或紧固部8的每个垫片38制作的文件174-1、174-2、174-3、…的集合体。

该螺栓温度信息文件174具有识别信息部210、位置部212、时间部214、初始温度部216以及温度部218。与识别温度部190相同，在识别信息部210中存储有由日期时间确定各螺栓40的温度的计测值等。

＜轴向力信息文件176＞

图11的B示出轴向力信息文件176。在该轴向力信息文件176中与识别信息相关联地存储有各螺栓40的轴向力信息(检测轴向力84)。该轴向力信息文件176是针对每个装置主体10或紧固部8的每个垫片38制作的文件176-1、176-2、176-3、…的集合体。

与螺栓温度信息文件174相同，该轴向力信息文件176具有识别信息部210、位置部212、时间部214、初始轴向力部220、轴向力部222以及残留率部224。由于识别信息部210、位置部212以及时间部214与螺栓温度信息文件174相同，因此省略其说明。

在初始轴向力部220中存储有刚刚紧固后的初始轴向力。在轴向力部222中存储有与识别信息和时间相关联的温度的计测值所对应的检测轴向力。在残留率部224中存储有根据检测轴向力计算出的残留率。

＜实验的顺序＞

实施例1的实验的顺序如下所述。该实验的顺序按照图3所示的实验的顺序进行。在该步骤中包含有初始化和实验条件的设定、加热油HOL的导入、温度检测和加热油HOL的温度控制、冷却时刻的监视、冷水LW的导入、冷水LW的水位调整、检测信息的取入、实验信息文件的制作、提示信息的生成、图像显示等。

1)初始化和实验条件的设定

在执行了实验程序的初始化之后，对该实验装置2设定实验条件。在该实验条件中包含有加热油HOL、冷水LW的设定温度、垫片38-1、38-2的型号和材质等。

2)加热油HOL的导入

在实验开始之前，向加热侧集管94导入加热油HOL，利用加热部18对该加热油HOL进行加热。

3)温度检测和加热油HOL的温度控制

加热油HOL的温度由温度检测部20-1检测，加热油HOL被温度控制装置98加热至设定温度例如200℃。

4)冷却时刻的监视

从加热油HOL上升到设定温度的时刻起等待经过规定时间等，监视冷却时刻。

5)冷水LW的导入

如果冷却开始时刻到来，则冷水LW被从冷水箱100导入到冷却侧集管96。

6)冷水LW的水位调整

如果封闭板26是透明部件，则冷却侧集管96的冷水LW的水位能够从外部确认。因此，能够通过向冷却侧集管96供给冷水LW以及从冷却侧集管96排出冷水LW来将冷却侧集管96的冷水LW的水位调整为期望的水位。

7)检测信息的取入

除了检测加热油HOL、冷水LW的温度之外，还检测凸缘14-1、14-2、螺栓40等的温度以及螺栓40的轴向力，并将这些检测信息取入到数据记录器158。在PC 160中从数据记录器158进行检测信息的取入。

8)加热油温度信息文件168、冷水温度信息文件170、凸缘温度信息文件172-1、172-2、螺栓温度信息文件174以及轴向力信息文件176的制作

在PC 160中，根据检测信息与检测部件相关联地制作加热油温度信息文件168、冷水温度信息文件170，与检测位置相关联地制作凸缘温度信息文件172-1、172-2、螺栓温度信息文件174以及轴向力信息文件176。

9)提示信息的生成

在PC 160中，根据加热油温度信息文件168、凸缘温度信息文件172-1、172-2、螺栓温度信息文件174以及轴向力信息文件176来制作提示信息。

10)图像显示

在PC 160中，通过图像显示在监视器162上提示凸缘温度信息、螺栓温度信息以及轴向力信息。

＜加热油温度和凸缘温度的变化＞

图12的A示出冷却开始点前后的凸缘温度的时间变化。

当冷水LW被供给到冷却侧集管96时，通过该冷却，加热油温度和凸缘温度发生变化。在该例中，加热油温度稍微下降，相对于加热侧的凸缘14-1的上侧温度和加热侧的凸缘14-1的下侧温度的变化，冷却侧的凸缘14-2的上侧温度大幅变化。

＜螺栓位置＞

图12的B示出紧固凸缘14-1、14-2的各螺栓40的位置。在该例中，对于8根结构的螺栓40，利用末位编号40-1、40-2、…、40-8表示其位置。在该情况下，螺栓40-1、40-2位于上侧的位置，螺栓40-4、40-5位于下侧的位置。

＜螺栓温度的变化＞

图13的A示出冷却开始点前后的各螺栓40的温度变化。各螺栓40的位置如图12的B所记载的那样。各螺栓40的温度由于冷水LW的冷却开始而受到显著的影响，对于该影响，与上侧的螺栓40-1、40-2相比，下侧的螺栓40-4、40-5显著。

＜轴向力的变化＞

图13的B示出冷却开始点前后的各螺栓40的轴向力残留率的变化。各螺栓40的位置如图12的B所记载的那样。各螺栓40的轴向力由于冷水LW的冷却开始而受到显著的影响，对于该影响，与上侧的螺栓40-1、40-2相比，下侧的螺栓40-4、40-5显著。

从该变化来看，能够窥见轴向力的增减因温度而产生弹性相互作用。在该例中，作为一例，冷却开始点的垫片表面压力为35MPa，与此相对，确认了瞬间下降到27MPa的情况。

＜轴向力的变化与温度变化的关系＞

图14的A示出从加热中至冷却后的轴向力残留率的时间变化。

在图14的A中，A1表示加热中的轴向力，A2表示冷却刚开始后的轴向力的过渡变化。

在图14的B中，A1表示与图14的A的A1对应的加热状态，A2表示与图14的A2对应的冷却刚开始后的从加热向冷却的温度转移。

在图14的B中，“(H)”表示高温状态，“(L)”表示低温状态，通过这样的温度分布表示从高温向低温的以后状态。

＜轴向力变化例1＞

图15示出在已述的实验中在垫片38中使用了膨胀石墨填料涡卷形垫片作为其他垫片时的轴向力残留率的变化。

图16示出在已述的实验中在垫片38中使用了PTFE垫片作为其他垫片时的轴向力残留率的变化。

这样，当垫片38的材质或组成不同时，能够通过该实验装置2和实验系统50确认由于温度变化而在螺栓40上呈现显著的轴向力变化的情况。

＜实施例1的效果＞

根据该实施例1，能够得到以下的效果。

(1)与第1和第2实施方式相同，能够取得与各部位和检测时刻相关联的温度、轴向力以及残留率，并能够通过曲线图明示。

(2)这样的实验结果能够针对每个垫片取得，能够验证由垫片产生的垫片表面压力的变化，能够进行学习。

实施例2

＜实验装置2＞

图17示出实施例2的实验装置2。在该实验装置2中，与实机同样地在配管系统226中插入阀228-1、228-2，与已述的实验装置2同样地构成配管系统226的紧固部8-1、8-2、8-3、8-4的结构。各阀228-1、228-2的阀体36-1、36-2相当于已述的分隔板36。

通过这样的实验装置2，也能够像实机一样进行已述的实验。

实施例3

＜实验系统50＞

图18示出实施例3的实验系统50。在该实验系统50中，对与图2相同的部分标注相同的标号。

实施例3的控制部230具有已述的信息收集部52和处理部54的功能。在该控制部230中，除了在第2实施方式中说明的处理之外，还包含有加热流体加热处理、冷却流体供给处理、液位调整处理等处理。

e)高温流体加热处理232

在该高温流体加热处理232中，进行加热部18的驱动控制，使高温流体22的温度适合于实验条件。

f)低温流体供给处理234

在该低温流体供给处理234中，根据低温流体30的供给时刻，以规定量或规定流量向第二管体部6供给低温流体30，以适合于实验条件。

g)液位调整处理236

在该液位调整处理236中，与冷却流体供给处理234相配合，通过低温流体30的供给及排出，使低温流体30的液位适合于实验条件。

＜实施例3的效果＞

根据该实施例3，能够得到以下的效果。

(1)在实施例3的实验系统50中，将加热控制部62(图2)、温度控制装置98(图4)取入到控制部230，能够实现结构的简略化。

(2)能够一元管理实验的处理顺序，能够高效地进行实验、验证以及学习，能够再现现场的工作状况而有助于密封施工的技术提高。

〔其他实施方式〕

在本发明的实施方式中包含有如下的变形。

(1)实验装置2的装置主体10的管径可以设定为依照模拟现场的大小。

(2)关于垫片的性能确认，也能够活用已述的实验装置2和实验系统50。

(3)实验装置2也可以采用在壳体136上具有脚轮等移动单元来变更实验场所的结构。

(4)也可以采用在实验系统50中具有通信部，通过利用因特网等通信线路而将实验结果在信息终端中进行提示的结构。

(5)在实施例中，例示了加热油等加热流体作为高温流体，例示了冷水作为低温流体，但这些是一例，只要是在测量部件或实验部件之间产生温度差或温度倾斜的温度、流体，则可以是任意的。

(6)关于检测信息、处理信息等各种信息之间的关联，能够利用检测部具有的地址等，但也可以将特定的位置、时间、GPS(Global Positioning System：全球定位系统)信息等信息用作关联信息。

(7)关于检测信息等信息的取入时刻，可以连续、定期或不定期地取入，可以将取入信息与该取入时刻相关联地保存来执行处理。

产业上的可利用性

根据本发明，能够再现实机的具有阀等的管路，能够对紧固部的热影响进行实验、验证并通过图像等提示该实验数据，能够有助于密封施工的技术提高。

标号说明

2：实验装置；4：第一管体部；6：第二管体部；8、8-1、8-2、8-3、8-4：紧固部；10：装置主体；12：管主体；14-1、14-2、140、146：凸缘接头；16：封闭板；18：加热部；20-1、20-2、20-3、20-4、20-5：温度检测部；22：高温流体；24：管主体；26：封闭板；28：液位检测部；30：低温流体；32：导入端口；34、34-1、34-2：排出端口；36：分隔板；38-1、38-2：垫片；40、142：螺栓；42、144：螺母；44：开口部；46：轴向力检测部；50：实验系统；52：信息收集部；54：处理部；56：存储部；58：输入操作部；60：信息提示部；62：加热控制部；64：低温流体供给部；66：低温流体调整部；68：信息取入处理；70：时刻生成；72：读入·读出处理；74：信息提示处理；76：高温流体温度；78：低温流体温度；80-1、80-2：凸缘温度；82：螺栓温度；84：检测轴向力；92：膨胀管；94：加热侧集管；96：冷却侧集管；98：温度控制装置；100：冷水箱；102：补水管；103：球阀；104：冷水供给管；106：冷水循环泵；108：排液管；110、114：旁通管；112、122：安全阀；116：排水管；118：排水坑；120：蒸汽排出端口；124：蒸汽排出管；126：防护罩；128：冷凝水排出管；130：溢流排水管；132-1、132-2、132-3：温度传感器；134：压力计；136：壳体；138：支柱部；148：轴部；150：应变仪；152：引线部；154：头部；156：热电偶；158：数据记录器；160：PC；162：监视器；164：处理器；166：输入输出部；168：加热油温度信息文件；170：冷水温度信息文件；172-1、172-2：凸缘温度信息文件；174：螺栓温度信息文件；176：轴向力信息文件；180：触摸面板；182、192、202、210：识别信息部；184、194：名称部；186、196：材质部；188、198、206、214：时间部；190、200、208、218：温度部；204、212：位置部；216：初始温度部；220：初始轴向力部；222：轴向力部；228-1、228-2：阀；226：配管系统；232：高温流体加热处理；234：低温流体供给处理；236：液位调整处理。

Claims (12)

1.一种实验装置，其特征在于，

所述实验装置具有：

第一管体部，其导入高温流体；

第二管体部，其导入低温流体；以及

紧固部，其将所述第一管体部和所述第二管体部紧固，且设置有将所述第一管体部和所述第二管体部分隔的分隔板，

利用所述第一管体部的高温流体与所述第二管体部的低温流体的温度差而使所述紧固部产生温度倾斜。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

所述紧固部包含：

分别配置在所述分隔板与所述第一管体部之间、以及所述分隔板与所述第二管体部之间的垫片；以及

多个螺栓，它们将所述第一管体部的凸缘接头和所述第二管体部的凸缘接头紧固。

3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

进一步地，所述第一管体部具有：加热部，其对所述高温流体进行加热；以及温度检测部，其对所述高温流体的温度进行检测。

4.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，

进一步地，所述螺栓具有：轴向力检测部，其对轴向力进行检测；以及温度检测部，其对温度进行检测。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

所述实验装置还具有：

第一端口部，其向所述第二管体部导入低温流体；

第二端口部，其从所述第二管体部排出所述低温流体；以及

低温流体供给部，其与所述第一端口部连接而供给低温流体。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，

所述实验装置具有：

壳体部，所述第一管体部和所述第二管体部设置于该壳体部；

箱，其贮存所述低温流体；以及

泵，其向所述第二管体部供给所述低温流体。

7.一种实验系统，其特征在于，

所述实验系统具有：

权利要求1至6中的任意一项所述的实验装置；

温度检测部，其对所述第一管体部的凸缘、所述第二管体部的凸缘、所述高温流体、所述低温流体中的任意一个或两个以上的温度进行检测；

轴向力检测部，其对各螺栓的轴向力进行检测；

处理部，其从所述温度检测部取入所述检测温度，从所述轴向力检测部取入所述检测轴向力的推移信息，根据所述检测温度以及所述检测轴向力的推移信息而与时间信息、检测位置或检测部件相关联地生成提示信息；以及

信息提示部，其通过图像来提示所述提示信息。

8.根据权利要求7所述的实验系统，其特征在于，

所述实验系统具有对所述第二管体部的所述低温流体的液位进行检测的液位检测部，将该液位检测部的检测液位提供给所述处理部并在所述信息提示部中进行提示。

9.根据权利要求7所述的实验系统，其特征在于，

所述实验系统具有：

流量调整部，其调整向所述第二管体部供给的所述低温流体的供给量；以及

液位调整部，其调整所述第二管体部的所述低温流体的液位。

10.一种程序，所述程序用于通过计算机来实现，其特征在于，

所述程序通过所述计算机而实现以下功能：

使导入到第一管体部的高温流体升温；

设定向第二管体部导入低温流体的时刻；

连续、定期或不定期地与表示检测部件或检测位置的信息相关联地取入所述第一管体部侧的凸缘、所述第二管体部侧的凸缘、所述高温流体、所述低温流体中的任意一个或两个以上的检测温度、将凸缘接头的凸缘之间紧固的各螺栓的检测轴向力；

生成所述检测温度或所述检测轴向力的提示信息；以及

将所述检测温度或所述检测轴向力与表示检测时刻、检测部件或检测位置的信息相关联地在信息提示部中进行提示。

11.一种实验方法，其特征在于，

所述实验方法包含以下工序：

设置将导入高温流体的第一管体部与导入低温流体的第二管体部之间分隔的分隔板，通过紧固部将所述第一管体部和所述第二管体部紧固；

向所述第一管体部导入高温流体而使该第一管体部升温；

向所述第二管体部导入低温流体，利用该低温流体与所述高温流体的温度差而使所述紧固部产生温度倾斜；

对位于所述紧固部的所述第一管体部的凸缘、所述第二管体部的凸缘、所述高温流体、所述低温流体中的任意一个或两个以上的温度进行检测，并将该检测温度与部件信息相关联地取入；以及

对各螺栓的轴向力进行检测，将该检测轴向力与所述凸缘接头上的位置信息相关联地取入。

12.一种学习方法，其特征在于，

所述学习方法包含以下工序：

向权利要求1至6中的任意一项所述的实验装置设定实验条件；

在利用高温流体使所述第一管体部高温化之后，一边维持该高温状态，一边向所述第二管体部导入低温流体，从所述第二管体部侧进行冷却；

对所述实验装置的所述第一管体部的凸缘、所述第二管体部的凸缘、所述高温流体、所述低温流体中的任意一个或两个以上的温度进行检测，将该检测温度与检测位置或部件信息相关联地取入；

对各螺栓的轴向力进行检测，将该检测轴向力与所述凸缘接头上的检测位置信息相关联地取入；

从所述温度检测部取入所述检测温度，从所述轴向力检测部取入所述检测轴向力的推移信息，根据所述检测温度以及所述检测轴向力的推移信息而与时间信息、检测位置或检测部件相关联地生成提示信息；

通过图像来提示所述提示信息；以及

评价实验结果。

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